催化燃烧技术在家用燃气燃烧器中的应用

本文介绍了催化燃烧技术的原理和该技术在家用燃气燃烧器中的应用。与传统有焰燃烧比较,催化燃烧技术具有燃烧效率高、不完全燃烧产物少等特点,具有显著的节能减排效果。详细介绍了催化燃烧在催化燃烧灶和催化燃烧热水器方面的应用。     

催化燃烧技术在垃圾焚化炉中的应用研究

本文对催化燃烧的基本原理、特点及催化剂的形式等方面进行了讨论,并就催化燃烧技术在垃圾焚化炉中实现的可能方法进行了探讨。     

MnCuOx／Al2O3催化剂上的催化燃烧及其动力学研究

研究了用于挥发性有机化合物催化燃烧的金属与催化层一体化催化剂，探讨了孔径对催化剂性能的影响。根据Ｌａｎｇｍ ｕｉｒ吸附理论，建立了催化燃烧反应动力学模型，得到了甲苯、二甲苯、环己烷在空气中催化燃烧反应动力学方程。     

催化壁面对微型燃烧腔内甲烷燃烧影响的数值模拟

为研究不同催化壁面对燃烧的影响,采用甲烷和空气预混催化燃烧方式,运用连续介质层流有限速率模型和二阶离散方法对微型燃烧腔内不同催化壁面对甲烷催化燃烧的影响进行了三维数值模拟.结果表明,壁面温度、甲烷与氧气摩尔比和甲烷质量流量变化时,下催化壁面对甲烷催化燃烧效率影响最大,侧面次之,上催化壁面最小.下催化壁面单位面积催化燃烧效率约是上催化壁面的3倍,其催化剂利用率也最高.涂敷催化剂时,下底面应适当多涂,侧面适量,上底面尽量少涂.得到了不同催化壁面对甲烷催化燃烧的影响规律和贡献率,提出了涂覆催化剂的优化策略,降低催化燃烧成本.     

铈基氧化物用于VOCs催化燃烧的研究进展

催化燃烧技术是目前实现挥发性有机物(VOCs)高效处理的重要手段之一,具有良好的应用和发展前景;催化燃烧技术核心问题在于高效、稳定催化剂的设计和制备,纳米CeO_2独特的晶体结构和良好的储存和释放氧能力,在VOCs催化燃烧领域备受关注;分别从单一金属氧化物和复合金属氧化物两个方面综述了近年来纳米CeO_2用于VOCs催化燃烧领域的研究进展,并为进一步改善CeO_2对VOCs催化燃烧性能的研究方向提出了展望。     

环形微细腔内甲烷催化转化效率的数值模拟

甲烷在微燃烧器内存在燃烧效率不高、燃烧不稳定等问题。为了研究微尺度下甲烷持续稳定燃烧的性能,采用催化燃烧方式对环形微细腔内甲烷与空气混合物在铂催化表面上的催化燃烧进行了数值模拟,研究了甲烷当量比、壁面温度对微通道内甲烷与空气混合物催化燃烧的甲烷转化效率的影响。结果表明,甲烷当量比、壁面温度对甲烷转化率有重要影响,通过催化可以促进甲烷在环形微细腔内的稳定燃烧。为了获得较高的甲烷转化效率,微燃烧器入口的甲烷当量比在0.8~1.0范围内较为合理,温度是影响环形微细腔内甲烷催化燃烧的主要因素,尤其在甲烷当量比较低时,温度的提高对甲烷的催化转化有更好的促进作用。甲烷的质量流量为6.5 g/h时,甲烷催化转化效率可达77%。     

天然气低碳催化燃烧的应用与雾霾防治

在理论研究中,只有当催化表面温度显著高于普通自点燃温度时,气相燃料和空气混合物才会被点燃。既然催化反应延伸到了清洁和稳定氧化条件持续的范围,催化反应抑制了气相燃烧是合适的。在此理论的指导下,自主原创研发了几种天然气催化燃烧设备,其中天然气催化燃烧烤箱和天然气催化燃烧炉窑已形成成熟设备。将催化燃烧技术引入到雾霾治理中,可以为雾霾治理提供一种新思路。     

石油化工中的催化烧炭及机理研究

通过对石油化工中焦炭燃烧率的测定，考察了加入各种类别金属离子型助燃剂的对烧焦油线及焦炭燃烧图的影响，阐明了各种金属离子型助燃剂对焦炭的催化燃烧作用规律，并与煤的催化燃烧过程进行比较，初步探讨了焦炭的催化燃烧机理。实现表明：第四周期过渡金属离子型助燃剂的烧焦催化机理可以用氧传递过程来解释；IA族离子型烧焦助燃剂的催化效果显著，最适用于石油化工烧焦工艺。IA族与ⅡA族金属离子型助燃剂的催化烧炭机理可用生成易着火的正碳离子过程来解释。     

燃气炉低温催化燃烧研究

对燃气炉的低温催化燃烧进行了研究。研究表明，在自制的多孔陶瓷盘上的负载催化剂，可实现天然气的低温催化燃烧，降低了因高温直接燃烧引起的环境污染，同时使燃气炉的热效率提高约10％，可有效节约能源。     

稀土催化剂(Ce、La)用于丙烷催化燃烧的研究进展

目的 挥发性有机物(VOCs)对人体健康和生态环境都有不良影响,已引发研究者的广泛关注。催化燃烧是处理VOCs的有效技术之一,具有去除效率高、无二次污染等优势。稀土元素Ce、La及其氧化物因特殊的理化性质常作为催化助剂或载体,在催化燃烧中起着重要作用。因此针对稀土催化剂(主要为Ce、La),综述了其在丙烷催化燃烧中的应用及相应的催化反应机制以及未来的发展方向。方法 通过对Ce基和La基催化剂在丙烷催化燃烧中的研究和应用进行综述,分析了稀土催化剂的反应机理及发展方向。结果 首先,Ce、La及其氧化物可调节催化剂的整体结构、形貌和比表面积等物理性质;同时,上述物质也可与催化剂内的其他金属相互作用,从而有效调控材料中的氧空位密度,最终增强对丙烷催化燃烧的反应活性。其次,CeO₂作为载体能与活性金属产生有赖于CeO₂形貌和晶面的金属-CeO₂相互作用,这会对催化剂的结构和性能产生极大影响。此外,也讨论了通过优化合成方法和表面改性所获得的La系钙钛矿催化剂在丙烷催化燃烧中的应用研究。结论 目前,稀土基催化剂的催化作用机制探索尚处于...     

Catalytic combustion properties of nanocomplex oxide for natural gas

The catalysts of copper oxide supported on cerium dioxide were prepared by different methods for methane catalytic combustion. The effects of copper content in the catalysts and calcination temperatures of the catalysts on the catalytic activity are investigated. Results show that the complex oxide catalyst exhibits high catalytic activity for methane combustion due to the synergistic effect of CuO and CeO₂. The catalyst prepared by impregnation is more active than that prepared by controlled coprecipitation even if CuO content is the same. When W(CuO)<13%, the light-off temperature and full conversion temperature for the CH₄ reaction decrease with the increasing of CuO content in the catalysts. However, when the copper content is above 13%, the excess CuO has a negative effect on the catalytic activity owing to the formation of bulk CuO particles. A proper calcinations temperature of 650 ℃ can lead to a high dispersion of CuO and accordingly can enhance the catalytic activity of the composites.     

Fe-Mn/SiO_2催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能

以SiO2为载体,采用浸渍法分别制备了Fe-Mn(物质的量比为1∶1)质量分数为5%~35%的Fe-Mn/SiO2催化剂,以及Fe-Mn质量分数为30%,Fe-Mn物质的量比(x=0.1~0.9)的Fex-Mn1-x/SiO2催化剂,在常压固定床反应器上评价了这些催化剂对甲苯催化燃烧的反应性能,用X-射线衍射、氢气程序升温还原等分析手段对催化剂的结构进行了研究。结果表明Fe、Mn物质的量比为1∶1、Fe-Mn质量分数为30%的Fe-Mn/SiO2催化剂具有最好的活性,在280℃的反应条件下甲苯可完全催化燃烧。在Fe-Mn/SiO2催化剂体系中,Fe-Mn质量分数小于30%时检测不到Fe或Mn的物相。Fe-Mn质量分数大于30%时只检测到了Fe2O3物相;在Fex-Mn1-x/SiO2催化剂体系中,x的值在0.5~0.9之间时只检测到了Fe2O3物相,x的值在0.1~0.3之间时只检测到了Mn2O3物相。催化剂的氧化还原性能与Fe-Mn的质量分数和Fe、Mn的物质的量比有很大的关系,这些可能都影响着催化剂的性能。     

两种测定海洋沉积物中总有机碳方法的比较

为了筛选出优越的测定海洋沉积物中有机碳的方法,分别用重铬酸钾氧化-还原容量法（简称重铬酸钾法）和高温催化燃烧-非色散红外测定法（简称高温催化燃烧法）测定海洋沉积物中总有机碳的含量.比较分析得出：高温催化燃烧法测定结果的相对偏差较小,测值较集中,回收率比重铬酸钾法的高.说明高温催化燃烧法用来测定海洋沉积物中总有机碳含量的准确性、稳定性和精密度都较重铬酸钾法好.     

改性氧化铝为载体的钯催化剂对甲烷催化氧化作用的研究

采用Mg、Mn、Ni、Zr、La、Ce等掺杂离子对氧化铝载体进行表面修饰，发现在改性载体表现形成的物相对添组分PdO的分散状态产生很大的影响，该效应并未通过改变可供分散表面的途径，而是采取了金属－载体相互作用的方式来实现的。变价金属杂质修饰的氧化铝载体表面形成的中间键型对甲烷燃烧反应没有助催作用，而在非变价金属Mg、Zr修饰的样品中的高温稳定的PdO物种，对反应产生了明显的助催效果，这种高温稳定的活性中间体是一种与PdO晶体具有相同的键合类型，具有特殊结构的PdO聚集体。     

微型管道内氢气催化燃烧的数值模拟

根据空间气相和表面催化详细化学反应机理,应用耦合计算流体力学软件Fluent和化学反应动力学软件Chemkin,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行数值模拟,并讨论不同反应模型的燃烧特性以及导热壁、管壁材料(Pt,Si和Al)、预混合气体入口速度和当量比等因素对催化燃烧反应的影响.计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;在微型管道内,通过导热壁轴向间的传热,预热入口混合气体,使氢气燃烧更加充分;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;管壁材料和当量比对氢气的催化燃烧过程有重要的影响.计算结果为在微动力机电系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据.     

钒钛催化剂制备工艺参数对其表面结构与催化性能的影响

研究V2 O5/TiO2催化剂的制备工艺,如载钒量、煅烧时间、助催化剂和浸渍次数等,对催化剂表面结构及催化分解气相邻二氯苯的影响.采用漫反射紫外光谱(DRUVS)、X射线衍射(XRD)、BET等方法对催化剂进行表征.结果表明,随着载钒量的增大,催化剂表面活性物质含量增多,催化性能增强；延长煅烧时间会导致催化剂的团聚增加、比表面积减少,但有利于催化剂表面生成低聚态活性钒和V4+,从而提高其催化活性；添加助催化剂WO3和采用多次浸渍均能抑制活性钒的团聚,促进表面低聚态活性钒的分散；单聚和低聚钒酸盐是VOx/TiO2催化剂的活性物质,而高聚钒对催化分解气相邻二氯苯有抑制作用.     

天然气低碳催化燃烧特性与应用

催化燃烧反应较低的活化能容许反应在贫碳氢化合物浓度下发生,因此绝热反应的温度低于NOx形成的限制,并完全氧化,不形成CO和未完全燃烧的碳氢化合物,燃烧发生在常规气相易燃极限之外,因此燃烧更加稳定。根据分步化学机理方法模拟出的结果可以得出,铂表面的异相反应抑制了气相氧化反应的程度,并且提高了单相点燃的表面温度。在此理论的指导下,进行了多种天然气催化燃烧装置的设计和研究,催化燃烧过程可达到近零污染排放。作为低碳战略,对天然气催化燃烧锅炉、烤箱和炉窑的应用前景进行了讨论。     

铜化物表面性质对高氯酸铵燃烧的催化作用

本文研究了不同条件下煅烧铜化物对高氯酸铵(AP)燃烧的催化作用,用X射线衍射仪测定了煅烧前后催化剂的晶型变化,并用X射线光电子能谱仪(XPS)测定其表面性质,从理论上解释了催化剂表面性质对AP燃烧催化作用的机理。